阵列喷雾冷却换热特性及表面温度均匀性实验研究
电子设备集成度和功率密度的不断提高，导致电子元件散热问题越显突出，传统散热方式已很难满足其散热要求。相比，喷雾冷却技术因其散热高效，温控良好，工质需求量少等优势在传热领域受到研究者广泛的关注，具有广阔的应用前景。目前喷雾冷却的研究多集中在单喷嘴或两喷嘴的小尺寸面换热机理方面，本文以大功率固体激光器散热工程应用为背景，设计标准模块化冷却器，针对大喷淋表面研究了沸腾区阵列喷雾冷却换热特性。主要研究工作如下: (1)以R134a和R407c为冷却工质，设计搭建了封闭式循环喷雾冷却实验系统，并计算分析了喷嘴雾化特性，结果表明:同一工况下，R407c雾化液滴的Suater平均直径小于R134a，且液滴Suater平均直径随着喷雾压降的增大均会变小。 (2)设计排布喷嘴阵列，计算最优喷雾高度，优化冷却液流道结构，研制出阵列喷雾模块化冷却器，并测试验证了整个喷嘴阵列喷雾的均匀性。 (3)以封闭式喷雾冷却系统为实验平台，探索了喷雾流量、喷雾压力、工质入口温度、冷却工质、表面肋结构对阵列喷雾冷却换热特性的影响规律，喷雾流量和压力的增大，使得液滴数增加增强了换热能力;工质入口温度的提高增强了沸腾换热;肋结构能明显改善换热性能;介质R407c换热性能较优于R134a。之后，实验研究了阵列喷雾表面温度分布不均匀性的影响因素，阵列喷雾下表面液膜自由流动区域温度分布更趋于均匀，流量的增加也能改善温度不均匀性。 (4)优化实验工况参数，进行模块化冷却器换热特性测试，结果表明:冷却器具备热流密度170W/cm2的冷却能力，并保持较低的冷却表面温度，同时温度不均匀度偏差为1.55℃;控制喷雾入口介质温度为12℃时，热流密度达到127W/cm2,冷却液进出压差在0.35MPa以内，同时加热表面宽度方向温差只有0.6℃。
固体激光器;模块化冷却器;结构设计;换热特性;温度分布;喷雾冷却
南京理工大学
硕士
热能工程
李强
2016
中文
TN248.1;TN203
91
2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）